金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究在第一批全域旅游示范区名单发布前夕展开科学探究为未来游客

在镇江金山湖工程中，为了确保水力系统的安全性和高效运行，我们开展了一项全面的研究——《大口径系统水力流态模拟研究》。该研究是对9项专题研究中的一个重要组成部分，旨在通过科学分析来规避潜在风险，并辅助大口径管道系统方案的论证以及优化泵站、竖井等构筑物的设计。

首先，我们深入探讨了深层排水隧道内复杂的水力流态问题。在隧道充满过程中，涌浪流和过渡流（瞬变流）的不稳定现象极易对管道造成严重影响。我们了解到，自由水流在封闭的管道内产生空气腔，同时压力波上下传播，从而引发浪涌现象。这一现象可能导致管道破裂、污水渗漏甚至爆炸形成危险的水柱直接冲出地面。

为了评估这些风险并进行预防，我们采用了TAP模型这一专业工具。TAP模型广泛应用于全球多个排水隧道项目中，是公认的一种有效工具，它可以预测分析给予和排除带来的涌浪情况。此外，该模型具有自定义Preissmann狭槽宽度、定义闸门特征、自定义输出结果步长及计算系统排气量等优势，使其能够精细化分析并量化浪涌程度。

我们的研究团队依据镇江大口径系统初步设计资料，对大口径系统进行建模，并利用TAP模型对不同降雨工况下的浪涌现象进行了分析。在5个入流量竖井节点信息输入后，我们按照5年、10年、50年重现期分别进行降雨模拟，以评估不同工况下的影响，并提出了相应优化方案，为设计提供了指导。

此外，我们还使用CFD（计算fluid dynamics）模型来评估末端泵站的安全运行情况。通过模拟泵站前池布局及其周围区域，在不同的进水条件下评价泵站前池附近的流场分布，以及基于这些数据提出相关建议。我们发现尽管前池内流速分布不均，但接近吸收点时基本可接受，没有观测到大的紊乱或其他不利的情况，因此支持当前设计要求。此外，由于CFD结果表明需要调整每个泵组吸收点形式，从侧向改为垂直进射，这些建议得到了实施。

最后，不仅如此，我们还针对跌落竖井结构进行了进一步验证，以确保其能同时实现最大限度消耗能量与最小限度掺气进入隧道。这一系列工作共同推动着镇江金山湖工程更接近完善状态，为未来的游客提供更加安全舒适环境。我作为项目总负责人之一，我感到非常骄傲能够见证这次卓越贡献，也期待未来更多同行能够加入这场不断创新与提升之旅中！